地址：江苏省如皋市白蒲镇前进工业园区
电话：本站出售中
Email：atm@siteatm.com
联系人：沈先生
手机： 13646285454 |
| |
|
|
|
PLC控制液压机三相异步电动机反转的工作原理
|
| 发布时间：
2016/9/24 |
PLC控制液压机三相异步电动机反转的工作原理
1．PLC的概述
1)PLC的产生和定义
(1)PLC的产生
在可编程控制器(PLC)问世以前，人们利用电磁继电器来控制顺序型的液压机设备和生产过程。
20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业控制领域，人们试图用小型计算机来实现工业控制，但因种种原因，一直未能得到推广应用。
1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM)为了适应生产工艺不断更新的需要，开始寻求一种比继电器更可靠、功能更完善、响应速度更快的新型工业控制器。
1969年美国数字设备公司(DEc)根据上述要求研制出了第一台PLC(PDP一14)，并在美国通用汽车公司的生产线上试用成功。
20世纪70年代，随着微电子技术的发展，出现了微处理器和微型计算机。微机技术被应用到PLC中，计算机的功能得到了充分发挥，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。
进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的快速发展，以16和32位微处理器构成的微机化PLC得到了迅猛发展，使PLC在各个方面都有了新的突破。PLC在我国的研制、生产和应用也获得迅猛发展，尤其在应用方面更为突出。目前，我国不少科研单位和工厂也在积极研制和生产PLC。
(2)PLC的定义
PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的程序，并通过数字式或模拟式的输A／输出，控制各种类型机械或生产过程。PLC及其相关外围设备，都应按易于和工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
2)PLC的特点及分类
(1)PLC的特点
①编程方法简单易学。
②功能强，性价比高。
③硬件配套齐全，适应性强。
④可靠性高，抗干扰能力强。
⑤体积小，能耗低。
⑥系统的设计、安装、调试工作量小。
⑦维修工作量小，方便。
(2)PLC的分类
PLC的形式有多种，功能也不尽相同，对PLC进行分类时一般按照以下原则。
①根据硬件结构形式的不同，可将PLC大致分为整体式和模块式。
②根据PLC的点数和功能强弱不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。
3)PLC的应用范围
PLC通常被应用在以下几个方面。
(1)开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域。用它取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制。
(2)运动控制
PLC可用于液压机直线运动或圆周运动的控制。
(3)闭环过程控制
PLC通过模拟量I／O模块实现模拟量与数字量的A／D、D／A转换，可实现对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的PID控制。
(4)数据处理
现代的PLC具有数学运算、数据传递、排序、查表以及位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。
(5)联网通信
PLC的通信包括PLC与PLC之间、PLC与上位机之间以及PLC与其他智能设备之间的通信。
PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美国、德国、日本等工业发达国家已成为重要的产业之一。
4)PLC的技术发展动向
PLC在技术方面总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展，具体表现在以下几个方面。
①产品规模向大、小两个方向发展。
所谓大，即大容量、高速度；所谓小，即由PLC的整体结构向小型模块化结构发展。
②PLC编程语言的标准化。
国际电工协会(IEC)制订了可编程控制器标准(IEC 1131)，其中第三部分(IEC 1131_3)是PLC的语言标准。标准中共有5种编程语言，它们是梯形图、语句表、功能图、顺序功能块图和结构文本。
③智能型I／O模块的发展。
智能型I／O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，它们本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。
④组态软件与PLC的软件化。
利用组态软件可以方便地进行液压机工业控制流程的实时和动态监控，完成各种复杂的控制功能，并且同时提高系统可靠性，节约控制系统的设计时间。
⑤PLC与现场总线相结合。
现场总线是指安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它与PLC可以组成廉价的DCS系统(分布式控制系统)。
⑥基于个人计算机的编程软件取代编程器。
随着计算机的日益普及，越来越多的用户使用基于个人计算机的编程软件进行编程。编程软件可以对PLC控制系统的硬件结构和参数进行设置。此外，编程软件在屏幕上可直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，并可以实现不同编程语言的相互转换。
5)PLC控制与液压机继电器控制的区别
(1)继电器控制系统的组成
一个继电器控制系统，由输入部分、输出部分和控制三部分组成。
(2)PLC控制系统的组成
由PLC构成的控制系统也是由输入、输出和控制部分组成。
(3)PLC控制系统与继电器控制系统的区别
①组成器件不同。
液压机继电器控制系统由许多真正的硬件继电器组成，而PLC的控制系统由许多所谓的“软继电器”组成。
②触点数量不同。
硬件继电器的触点数量有限，而PLC中每只“软继电器”供编程使用的触点可使用无数次。
③实施控制的方法不同。
在继电器控制线路中，要实现某种控制是通过各种继电器之间的硬接线实现的，它的功能专一，不够灵活；而PLC控制是通过梯形图(软件功能)解决的，所以比较灵活多变。
④工作方式不同。 ，
液压机继电器控制系统采用硬逻辑的并行工作方式，而PLC采用扫描工作方式。
6)PLC的编程语言和程序结构
(1)PLC的编程语言
PLC为用户提供了完善的编程语言来满足用户编制程序的需求。它提供的编程语言通常有梯形图(LAD)、语句表(STL)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)和结构文本(sT)等几种。
①梯形图(LAD)。
梯形图是用得最多的PLC图形编程语言。梯形图与液压机继电器控制系统的电路图很相似。
②语句表(STL)。
语句表是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能。每个语句由地址(步序号)、操作码(指令)和操作数(数据)三部分组成。
③顺序功能图(SFC)。
顺序功能图是一种位于其他编程语言之上的图形语言，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。
④功能块图(FBD)。
功能块图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，它由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。
⑤结构文本(sT)。
结构文本是为IEC 1131_3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁且紧凑。
(2)编程语言的相互转换和选用
语句表中的逻辑关系很难一眼看出，程序比较难阅读，所以在设计由复杂的开关量控制程序时，一般使用梯形图，语句表可在处理某些不能用梯形图处理的问题时使用。
(3)PLC的程序结构
广义上的PLC程序由三部分组成：用户程序、数据块和参数块。
7)PLC的性能指标
PLC的性能指标是用户评价和选购机型的依据，可以从以下几个方面进行考虑。
(1)CPU性能指标
CPU性能指标主要反映出CPU的类型、用户程序存储器容量、可连接的I／O总点数、指令长度、指令条数、扫描速度等。
(2)存储容量
存储容量是指用户程序存储器的容量。
(3)I／O点数
输A／输出(I／O)点数是PLC所支持的输入信号和输出信号的总和。
(4)扫描速度
扫描速度是指PLC执行用户程序的速度。
(5)内部元件的种类与数量 l
在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。
(6)特殊功能单元
特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。
(7)可扩展能力
PLC的可扩展能力是指PLC的主机配置扩展模块的能力。
2．PLC的硬件组成及工作原理
1)PLC的硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输A／输出单元、通信接El、扩展接口、电源等几部分组成。
(1)中央处理单元(CPU)
和计算机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用的CPU有三类：通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片机(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等)。
(2)存储器
在PLC中，存储器主要用来存放系统程序、用户程序1：22乏I作数据。常用的存储器主要有两种：一种是可读／写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。
(3)输A／输出单元
输入／输出单元通常也称I／O单元或I／O模块，是PLC与工业生产现场之间连接的部件。PLC通过输人单元可以检测被控对象的各种数据，将这些数据作为PLC对控制对象进行控制的依据，同时PLC也可通过输出单元将处理结果送给被控制对象，以实现控制的目的。
(4)通信接口
为了实现液压机人机交互，PLC配有各种通信接口。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机以及其他的PLC或计算机等设备实现通信。
(5)智能接口模块
智能接口模块是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换， 并在PLC的协调管理下独立地进行工作。
(6)编程装置
编程装置的作用是供用户编辑、调试、输人用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。
(7)电源
PLC配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强，对电网稳定度要求不高。
(8)其他外部设备
除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人机接口装置等。EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。外存储器主要用来存储用户程序，它一般通过编程器或其他智能模块接口与内存储器之间进行数据传送。人机接口装置是用来实现人机对话的。
2)PLC的工作原理
可编程控制器是一种工业控制计算机，它的工作原理建立在计算机工作原理之上。即通过执行反映控制要求的用户程序来完成。
(1)扫描工作原理
当PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作(串行工作)方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时(并行)完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。
(2)PLC的扫描工作过程
PLC在每次扫描工作过程中除了执行用户程序外，还要完成内部处理、通信服务等工作。
整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。
(3)采样方式、输出方式以及响应滞后
①集中采样。
PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行，当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样，这种方式称为集中采样。
②集中输出。
在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映像寄存器中输出，对输出接口进行刷新，在其他阶段里输出状态一直保存在输出映像寄存器中。这种方式称为集中输出。
③响应滞后。
当PLC的输人端输人信号发生变化时，PLC输出端对该输入变化作出反应需要一段时间。
(4)PLC对输入／输出的处理原则
根据PLC工作原理，可以归纳出PLC在输入／输出处理方面的一般原则如下。
①输入映像寄存器的数据取决于输入单元(或模块)上各输入点在上一刷新阶段的状态。
②程序执行结果取决于用户程序和输A．／输出映像寄存器以及其他各元件映像寄存器的内容。
③输出映像寄存器的数据取决于输出指令的结果。
④输出锁存器中的数据由上次刷新期间输出映像寄存器中的内容决定。
⑤输出端子的状态由输出锁存器决定。
|
|
|
|
|
|
网站管理 